汽车构造讲课PPT悬架.ppt
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第二十二章第二十二章悬架悬架第一节第一节概述概述一、组成和功用一、组成和功用1.组成组成基本:
弹性元件、减振器、导向机构基本:
弹性元件、减振器、导向机构辅助:
横向稳定器辅助:
横向稳定器2.功用功用传递纵向力、侧向力及其力矩,缓和冲传递纵向力、侧向力及其力矩,缓和冲击,击,减小振动。
减小振动。
弹性元件弹性元件纵向推力杆纵向推力杆阻尼元件阻尼元件横向稳定杆横向稳定杆横向推力杆横向推力杆汽车悬架的组成示意图汽车悬架的组成示意图二、二、悬架系统的自然振动频率(固有频率)悬架系统的自然振动频率(固有频率)汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一,汽车自然振动频率是影响汽车平顺性的重要性能指标之一,一般称为车辆的偏频。
其取值范围一般在一般称为车辆的偏频。
其取值范围一般在1-1.6Hz1-1.6Hz之间。
之间。
该频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定:
该频率由汽车簧载质量和悬架刚度决定:
其中,C悬架刚度(=Mg/f)M簧载质量f挠度簧载质量一定,悬架刚度越小,偏频越小,但簧载质量一定,悬架刚度越小,偏频越小,但ff增大。
增大。
悬架刚度一定,簧载质量越大,偏频越小。
悬架刚度一定,簧载质量越大,偏频越小。
为使车辆的载荷变化时为使车辆的载荷变化时nn的变化小,需要悬架的弹簧具的变化小,需要悬架的弹簧具有变刚度特性,以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的有变刚度特性,以保证车辆在不同的载荷情况下具有相当的行驶平顺性。
行驶平顺性。
三、三、悬架系统的类型悬架系统的类型按汽车悬架的性能是否可控,分为:
按汽车悬架的性能是否可控,分为:
被动悬架:
被动悬架:
悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。
悬架刚度、阻尼在行驶中不可调整的悬架。
主动悬架:
主动悬架:
悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同,可以自动调悬架的刚度、阻尼根据行驶状况不同,可以自动调节的悬架。
节的悬架。
半主动悬架:
半主动悬架:
只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。
只有悬架阻尼可以自动调节的悬架。
按汽车悬架的结构特点,分为:
按汽车悬架的结构特点,分为:
非独立悬架非独立悬架:
两侧车轮由整体式车桥刚性的连接在一起,只能共两侧车轮由整体式车桥刚性的连接在一起,只能共同运动的悬架。
广泛应用于货车、客车和轿车后悬架。
同运动的悬架。
广泛应用于货车、客车和轿车后悬架。
独立悬架独立悬架:
两侧车轮由断开式车桥连接,车轮单独通过悬架于车两侧车轮由断开式车桥连接,车轮单独通过悬架于车架连接,可以单独跳动。
广泛应用于轿车前悬架。
架连接,可以单独跳动。
广泛应用于轿车前悬架。
第二节弹性元件悬架的弹性元件主要有:
悬架的弹性元件主要有:
v钢板弹簧:
钢板弹簧:
v螺旋弹簧:
螺旋弹簧:
v扭杆弹簧:
扭杆弹簧:
v空气弹簧:
空气弹簧:
v油气弹簧:
油气弹簧:
v橡胶弹簧:
橡胶弹簧:
组成的悬架结构简单,工作可靠,刚度大,组成的悬架结构简单,工作可靠,刚度大,适用于非独立悬架。
适用于非独立悬架。
制造工艺简单,不需要润滑,安装的纵向制造工艺简单,不需要润滑,安装的纵向空间小,质量小。
应用于独立悬架。
空间小,质量小。
应用于独立悬架。
单位质量的储能高,结构简单,不需要润单位质量的储能高,结构简单,不需要润滑,方便布置。
滑,方便布置。
统称为气体弹簧,具有变刚度特性,可统称为气体弹簧,具有变刚度特性,可调整车身高度。
可提高汽车的舒适性和调整车身高度。
可提高汽车的舒适性和平顺性。
应用于高级大巴和高级轿车。
平顺性。
应用于高级大巴和高级轿车。
单位储能量高,有阻尼特性、隔振。
用于单位储能量高,有阻尼特性、隔振。
用于缓冲块。
缓冲块。
一、钢板弹簧一、钢板弹簧卷耳卷耳弹簧夹弹簧夹钢板弹簧钢板弹簧中心螺栓中心螺栓螺栓螺栓套筒套筒螺母螺母l若干片等若干片等宽,不等宽,不等长合金钢长合金钢板板l各片弯度各片弯度不同不同l片间润滑片间润滑l近似等强近似等强度梁度梁l兼有减振兼有减振和导向作和导向作用用钢板弹簧的第一片最长,成为主片。
主片的两端弯成卷耳,钢板弹簧的第一片最长,成为主片。
主片的两端弯成卷耳,内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套,并通过弹簧内装青铜或塑料、橡胶、粉末冶金制成的衬套,并通过弹簧销与车架或者吊耳作铰链连接。
销与车架或者吊耳作铰链连接。
钢板弹簧的中部一般用钢板弹簧的中部一般用UU形螺栓固定在车桥上。
形螺栓固定在车桥上。
中心螺栓的作用是连中心螺栓的作用是连接各弹簧片,保证各片接各弹簧片,保证各片的装配位置。
按其距两的装配位置。
按其距两耳的距离分为对称式钢耳的距离分为对称式钢板弹簧和非对称钢板弹板弹簧和非对称钢板弹簧。
簧。
主片卷耳受力大,为改主片卷耳受力大,为改善其受理情况,第二片善其受理情况,第二片末端也弯成卷耳,称为末端也弯成卷耳,称为包耳。
二者留有间隙,包耳。
二者留有间隙,以便相对滑动。
以便相对滑动。
弹簧夹保证在钢板弹簧反向变形时各片不致相互分开,以弹簧夹保证在钢板弹簧反向变形时各片不致相互分开,以便共同承载。
且使弹簧片相互横向定位。
弹簧夹用铆钉与最下便共同承载。
且使弹簧片相互横向定位。
弹簧夹用铆钉与最下面弹簧片铆接,上端以螺栓连接。
螺栓上有套管顶在弹簧夹之面弹簧片铆接,上端以螺栓连接。
螺栓上有套管顶在弹簧夹之间,以免弹簧片夹得过紧。
螺栓套管与弹簧片之间留有间隙间,以免弹簧片夹得过紧。
螺栓套管与弹簧片之间留有间隙(1-1.5mm1-1.5mm),使各片之间能相对滑动。
),使各片之间能相对滑动。
目前的汽车较多采用:
变截面的少片钢板弹簧。
据有质目前的汽车较多采用:
变截面的少片钢板弹簧。
据有质量轻、结构简单、摩擦小、节省材料的特点。
量轻、结构简单、摩擦小、节省材料的特点。
如采用复合碳素纤维钢板弹簧,污染问题如采用复合碳素纤维钢板弹簧,污染问题二、螺旋弹簧二、螺旋弹簧优点:
无须润滑、不怕泥污、纵向布置空间较小、质量小。
优点:
无须润滑、不怕泥污、纵向布置空间较小、质量小。
缺点:
无减振作用;只能承受铅垂载荷,需装设导向机构。
缺点:
无减振作用;只能承受铅垂载荷,需装设导向机构。
目前汽车采用的通过变钢丝直径、螺距、弹簧直径的非目前汽车采用的通过变钢丝直径、螺距、弹簧直径的非线性螺旋弹簧,以获得更好的平顺性。
多用于独立悬架。
线性螺旋弹簧,以获得更好的平顺性。
多用于独立悬架。
三、三、扭杆弹簧扭杆弹簧扭杆弹簧:
弹簧钢制成,通过轴向扭转变形来缓冲冲击。
扭杆弹簧:
弹簧钢制成,通过轴向扭转变形来缓冲冲击。
材料:
铬钒合金弹簧钢,表面涂环氧树脂和防锈漆。
材料:
铬钒合金弹簧钢,表面涂环氧树脂和防锈漆。
扭杆弹簧的特点:
扭杆弹簧的特点:
加工时可以预先产生内应力。
预扭,分左右。
具有比钢板弹簧和螺旋弹簧都大储能能力,因此质量轻。
结构比较简单,不需要润滑。
和导向机构一起产生变刚度特性。
可用于调节车身高度。
扭杆过短将影响舒适性、平顺性。
面包车、越野车多用四、气体弹簧四、气体弹簧分类:
囊式空气弹簧膜式多用于大客车和高级轿车单气室油气弹簧双气室两级压力式多用于矿用车、越野车和高级轿车1.囊式空气弹簧内层气密橡胶,外层耐油橡胶,内充气。
2.膜式空气弹簧橡胶膜片和金属压制件组成气囊。
3.3.单气室油气弹簧单气室油气弹簧油气弹簧特点:
以气体做弹性介质,油液作为传力介质,相当于减振器加气体弹簧。
分类:
油气分隔式油气不分隔式组成:
球形气室:
隔膜工作缸:
阻尼阀座、活塞工作原理:
载荷增加时,活塞上移,气压升高。
载荷减小时,活塞下压减振靠压缩阀和伸张阀可实现变刚度4.4.两级压力式油气弹簧两级压力式油气弹簧特点:
工作活塞上有两个气室小载荷时单气室工作大载荷时两个气室工作,空、满载振动特性频率相同。
构造:
工作缸连接球座管形活塞连外罩、气室、轴管形活塞上部有阻尼阀5.橡胶弹簧可承受压缩载荷和扭转载荷。
多用作副簧和缓冲块。
第三节减振器一、概述一、概述1.1.基本原理基本原理与弹性元件并联安装与弹性元件并联安装通过活塞移动,油液流通过活塞移动,油液流经小孔,形成阻尼。
经小孔,形成阻尼。
阻尼大小与孔道面积、阻尼大小与孔道面积、阀门弹簧力、油液稀稠阀门弹簧力、油液稀稠有关。
有关。
通过减振器自身的通过减振器自身的运动,消耗弹簧变形储运动,消耗弹簧变形储存的能量,将其变为热存的能量,将其变为热能,并散发到空气中,能,并散发到空气中,以衰减弹簧的振动。
以衰减弹簧的振动。
2.2.对减振器的要求对减振器的要求压缩行程:
阻尼力应小,充分利用弹性。
压缩行程:
阻尼力应小,充分利用弹性。
伸张行程:
阻尼力应大,迅速减振。
伸张行程:
阻尼力应大,迅速减振。
阻尼力的大小与相对运动速度正比:
相对运动阻尼力的大小与相对运动速度正比:
相对运动速度过大时,应能自动加大孔道面积。
速度过大时,应能自动加大孔道面积。
3.3.减振器的类型:
减振器的类型:
按工作方式分为:
按工作方式分为:
单向减振器和双向减振器单向减振器和双向减振器按结构形式分为:
按结构形式分为:
单筒减振器和双筒减振器单筒减振器和双筒减振器按阻尼是否可调分为:
按阻尼是否可调分为:
阻尼可调式和阻尼不可调式阻尼可调式和阻尼不可调式按工作介质分为:
按工作介质分为:
油液减振器、气体减振器油液减振器、气体减振器按是否充气分为:
按是否充气分为:
充气减振器和不充气减振器充气减振器和不充气减振器目前汽车上广泛采用的是双向作用油液减振器目前汽车上广泛采用的是双向作用油液减振器二、二、双向筒式减振器双向筒式减振器减振器由储油筒、工作缸、活塞连杆分减振器由储油筒、工作缸、活塞连杆分总成、底阀、导向器、防尘罩等组成。
总成、底阀、导向器、防尘罩等组成。
双向筒式减振器有四个阀:
双向筒式减振器有四个阀:
伸张阀伸张阀II、流通阀、流通阀、补偿阀、补偿阀、压缩阀、压缩阀。
伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压伸张阀和压缩阀分别是拉伸行程和压缩行程的卸载阀。
缩行程的卸载阀。
补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行补偿阀和流通阀分别在拉伸和压缩行程中补偿油液,避免上下腔中出现真空。
程中补偿油液,避免上下腔中出现真空。
1.1.定义:
在压缩和伸张两行程内均能起减定义:
在压缩和伸张两行程内均能起减振作用的减振器振作用的减振器2.2.结构:
结构:
伸张阀伸张阀流通阀流通阀压缩阀压缩阀补偿阀补偿阀3.3.工作过程工作过程压缩行程压缩行程连杆和活塞一起向下运动连杆和活塞一起向下运动工作缸下腔油液压力增高工作缸下腔油液压力增高拉伸阀和补偿阀关闭;拉伸阀和补偿阀关闭;下腔的高压打开流通阀;下腔的高压打开流通阀;液体自压缩阀的常通孔流出到储油筒;液体自压缩阀的常通孔流出到储油筒;阻尼力逐渐增大。
阻尼力逐渐增大。
当活塞运动速度很快时,下腔油压很当活塞运动速度很快时,下腔油压很大,克服压缩阀压紧弹簧,压缩阀完全打大,克服压缩阀压紧弹簧,压缩阀完全打开,阻尼力不再增加。
起到卸荷作用。
开,阻尼力不再增加。
起到卸荷作用。
伸张阀伸张阀压缩阀压缩阀流通阀流通阀补偿阀补偿阀拉伸行程拉伸行程连杆和活塞一起向上运动连杆和活塞一起向上运动工作缸上腔油液压力增高工作缸上腔油液压力增高油液自上腔通过阀体上的节流孔流向下腔;油液自上腔通过阀体上的节流孔流向下腔;补偿阀打开,储油筒中油液流入到下腔;补偿阀打开,储油筒中油液流入到下腔;流通阀关闭;压缩阀关闭。
流通阀关闭;压缩阀关闭。
节流孔的节流作用产生阻尼力节流孔的节流作用产生阻尼力当活塞运动速度很快时,上腔油压很当活塞运动速度很快时,上腔油压很大,克服伸张阀的压紧弹簧,伸张阀完全大,克服伸张阀的压紧弹簧,伸张阀完全打开,阻尼力不再增加。
起到卸荷作用。
打开,阻尼力不再增加。
起到卸荷作用。
工作过程演示工作过程演示4.CA1091汽车筒式减振汽车筒式减振器器结构结构特点:
特点:
三个同心钢筒三个同心钢筒:
防尘罩、储油防尘罩、储油缸、工作缸缸、工作缸装在活塞上下装在活塞上下的流通阀和伸的流通阀和伸张阀张阀装在支承座上装在支承座上的补偿阀和压的补偿阀和压缩阀缩阀三、新型减振器三、新型减振器1.充气式充气式结构:
浮动活塞、结构:
浮动活塞、密闭气室;工作活密闭气室;工作活塞塞,压缩阀和伸张阀压缩阀和伸张阀.原理:
工作活塞原理:
工作活塞上下,压差推开阀。
上下,压差推开阀。
特点:
上下容积
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